村庄下短壁开采关键层与煤柱变形特征研究

2012-01-17徐天发

山西焦煤科技 2012年10期

徐天发

(伊泰集团有限公司工程管理部，内蒙古鄂尔多斯 017000)

覆岩关键层控制其上覆直至地表所有岩层的运动，为了避免地表出现过大下沉或波浪下沉，应设计合理的采宽与留宽，以保证上覆岩层中的关键层在留设煤柱支撑下不发生破断而保持稳定，从而起到支撑其上覆岩层直至地表的岩层、控制地表的沉陷、保护地面设施的作用［1，2］。

某矿村庄下压煤总量达6 313．4万t，占矿井开采储量的1/4以上，随着开采年限的增加与开采强度的加大，优势地质储量越来越少，企业迫切需要研究有效的开采方法释放村庄下压煤。短壁开采技术是开采村庄下压煤的一种有效途径，研究覆岩关键层与煤柱随开采宽度变化的变形规律是短壁开采设计的基础，对确定村庄下采煤的合理采宽与留宽具有重要意义［3－5］。

1 工程概况

某矿主采6#煤层，埋深350 m。煤层厚度稳定，平均厚度6．52 m，倾角平均为4°，煤体松散破碎。短壁开采试验区域内有一向斜及H=10．0 m、∠70°的正断层。试验区域的巷道布置如图1所示。

2 数值模型建立

根据短壁开采的采场布置，采用大型有限元工程计算软件ANSYS软件，采用如图2所示的平面计算模型。其边界条件为：模型两侧为滑动铰支约束，下表面固支约束，上表面自由并承受与覆岩厚度相应的垂直应力，即q=γH，γ为上覆岩层平均容重，H为采场至地表深度。考虑到减少边界效应，取5个采硐进行数值模拟。计算时岩层参数选取见表1。